用于检测流体样本质量的装置的制作方法

专利名称：用于检测流体样本质量的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测流体样本质量的装置，例如检测水样本中杂质的存在。本发明进一步涉及用于检测流体样本质量的系统。
背景技术：
正如千年发展目标(Millennium Development Goals)对于水的认知那样，微生物污染的饮用水是痢疾疾病的主要病因，每年致死一百八十万人(WHO，2004)，其中大部分是发展中国家的儿童。作为对比，北美和欧洲的水务公司的需求推动了新的水检测技术的发展以紧随管理当局制订的严格标准，并且近年来更关注于生物恐怖主义。即便拥有基本的水检测装备，在发展中国家也很少拥有熟练的技术人员和适用的实验室设备。因此，在技术发展的目标和疾病的负担之间不相匹配。开发适用的诊断方法的疏忽类似于仅在发展中国家常见的药物公司缺少研发对付疾病的药品的投资。当自然灾害，例如海啸和地震发生时，机构报告中大部分可归因的死亡并非是灾害本身直接导致的后果，而是由于随后爆发的疾病所导致，特别是来源于被污染的饮用水。 由于人员、资源和通讯运输设施的极度缺乏，灾害后饮用水源的检测存在特定的问题。世界卫生组织发布了饮用水质量导则(Guidelines for Drinking-Water Quality)。对于饮用水的微生物质量，WHO对于饮用水质量的导则提到“对于任何拟用于饮用的水，大肠埃希氏菌或耐热大肠杆菌必须在任何100ml的样本中不能检出”。尽管要求追随这一严格的标准而且在大部分发达国家也已达到，但在可预见的将来，这对于大部分的发展中国家来说很可能是不能实现的目标。这一点对于那些从当地水源例如河流或天然泉眼取水的乡村区域来说是尤其正确的。目前，许多其它的能够实现的水检测技术已经被设计用于在发达国家使用。这是由于发达国家对于水检测产品的市场规模远远大于发展中国家，后者的政府仅能够将有限的资金用于水检测。许多水检测技术，例如标准的膜过滤手段，要求现场采集水样本，在输送容器中冷冻保存，然后运回微生物实验室。该微生物实验室需要具有适用的仪器来检测样本，例如玻璃制培养器、实验台具和用于处理潜在有害废物的装置、冰箱以及能够完成水检测的训练有素的技术人员。在发展中国家的偏远地区，根本没有多种这样的仪器。不可能得到用于将水样本运回实验室所需要的冰。最近的微生物实验室也许在相当远的距离之外，而且也许只有非常有限的运输条件来塞进政府的环境健康技术人员。建立一个当地的实验室也许是非常困难的。也许缺少主电源或是偶尔能用，甚至很难找到带有试验台的建筑物，流动水也难以寻找。许多发展中国家的组织负担不起与一些水检测有关的高昂的资金花费。在发展中国家的一些偏远地区，缺少训练有素的人员来实施一些更复杂的水检测程序，例如计算指示物细菌的最大可能数量或是进行适当的样本稀释。近年来已经在用于检测水的现场套件方面取得了一些进展。Surrey大学研发出了 "DelAgua"套件并且仍然有销售并被发展中国家和减灾署现场使用。其是基于膜过滤技术并且需要熟练的技术人员而且花费时间。更近些年来，已经开发了使用硫化氢(H2S)的检测来提供“存在/不存在”的结果。这些检测(Sobsey和Pfaender，2002)的评估结论(p37) 为"H2S方法的各种改进已经在许多地方的不同的水中进行了检测，并且报告得到的结果表明其是一种用于检测经过处理的和未经处理的被粪便污染的水的合理手段。它提供了包括低费用(估计为大肠杆菌化验费用的20% )、简便和容易应用于环境样本在内的优点。”但是报告指出了在报告的对于H2S检测的评估中存在一些缺陷，并且评论到“由于这些缺陷， 因而不能广泛地和明确地推荐检测用于饮用水中大肠杆菌污染的测定。其在用于检测饮用水及其水源的大肠杆菌污染的可靠性、特异性和敏感性方面仍存在太多的不确定性。”传统的实验室检测包括取IOOml的水样本并将其通过过滤膜。然后用染色剂培养过滤膜上留下的残余物。经过一段时期的培养，对染色的菌株进行人工计数。近年来，一些制造商生产出了使用营养指示物来测定总的大肠杆菌和大肠埃希氏菌的药剂。大肠杆菌产生一种能够分解该营养指示物的酶并且既导致颜色的变化又导致产生荧光。由此这些药剂能够用于通过目视或基于激光的检查来识别大肠埃希氏菌。一种已知的样本检测套件使用一种这样的营养指示物与拥有较大数目(50-97)的单个样本接受井的巨大的、可密封的泡状包装相结合。该营养指示物与水的样本混合，然后倒入泡状包装中，随后将泡状包装密封使得单个的井全部被样本和营养指示物的混合物充满。在经过一段适当时期的培养后，对呈现正结果(显示有污染)的样本井的数目进行计数并统计分析用于估计在MPN/100ml中的污染水平。但是，样本和营养物的混合，泡状包装的填充，正结果的计数和统计分析全都需要熟练的或是受过教育的人员，而他们可能是通常不能获得的，例如在发展中国家。本申请人已经研发了一种水检测装置，该水检测装置具有布置成填充有待检测的水的多个分离的室。该装置如PCT/GB2006/004520中所述。这些室中分别装有药剂和生长介质。这样的装置可以是相当复杂的。在其它已知的水检测装置中，例如US2005/0048597中所公开的水检测装置，提供一个混合室，使水的样本与药剂和生长介质在其中混合并随后导入一个或多个保持室用于培养。申请人指出这会导致设备比所需要的更大。在一些情况下，已知装置的使用要求按照说明书，这不适用于不熟练的用户或那些不能阅读或理解说明书和/或装置的功能的人。 更进一步的，已知装置的另一个潜在的不利之处在于，在培养之后，水的样本可能会含有高水平的杂质，例如大肠埃希氏菌和水生的病原体。这样的培养后的水样本可能会损害用户的健康或污染另一个水源，由此该培养的水样本应当从装置中去除。即使用户接受过使水样本净化的训练，但仍存在样本在净化剂加入前从装置中移出或具有足够时间产生作用的风险。如果用户是不熟练的而且并未充分理解他或她应当遵从的程序步骤时，这一风险可能会增加。

发明内容
由此存在对于能够基本上减轻一种或多种上述缺点的用于检测流体样本质量的装置和方法的需求。根据本发明的第一个方面，提供一种用于检测流体样本质量的装置，该装置包括限定了内部空间的本体，该内部空间包括主腔室和一个或多个副腔室，该装置具有第一配置和第二配置，在第一配置中，其布置成将流体样本的至少一些保持在主腔室内，在第二配置中，其布置成将流体样本的第一部分隔离在一个或多个副腔室内，而将流体样本的第二部分保持在主腔室内。在一些实施例中，本体的至少一些可以由透明的或半透明的材料制成，以便从装置的外部观察到主腔室和一个或多个副腔室的至少一些内部空间。在一些实施例中，本体通常为圆筒形并且包括相对于本体的轴线中心设置的圆柱，该圆柱具有纵向的管道，布置成在第一和第二配置中与主腔室保持流体连通。通过从固定的视角来观察该装置，副腔室的至少一些内部空间和圆柱中的纵向管道的至少一些内部空间是可见的。该圆柱可以包括纵向延伸的槽，该槽在圆柱中的纵向管道与主腔室之间提供流体连通，并且该装置还包括可滑动地围绕在圆柱的至少一部分上的套圈，该套圈布置成在使用中不管装置的定向，而使套圈的至少一些延伸入流体样本。正如本领域的技术人员能够理解的那样，这可以阻止主腔室内的顶部空气在装置翻转时进入纵向管道。正如还可以理解的那样，为使套圈以这样的方式工作，在装置内部必需至少有一定预定体积的流体。在一些实施例中，该装置包括设置在内部空间中的密封结构，其中在第一配置中， 密封结构布置在第一位置中以允许在主腔室与一个或多个副腔室之间的流体连通，并且在第二配置中，密封结构位于第二位置以禁止在主腔室与一个或多个副腔室中的至少一些之间的流体连通。该装置可以包括设置成相对于本体可移动的致动装置，以移动密封结构从而在第一配置和第二配置之间改变装置。致动装置包括设置成相对于本体旋转并与密封结构配合的凸轮部件，密封结构设置成使其可相对于凸轮部件旋转但基本上相对于本体不旋转，凸轮部件包括凸轮面，该凸轮面设置成根据凸轮部件相对于本体的旋转而带来密封结构的线性运动。在一些实施例中，中心圆柱包括纵向延伸的槽，该槽在圆柱中的纵向管道与主腔室之间提供流体连通，并且密封结构包括可滑动地围绕在圆柱的至少一部分的套圈，该套圈布置成在使用中不管装置的定向，而使套圈的至少一些伸入流体样本。在一些实施例中，该装置包括试剂保存装置，其中该装置具有第三配置和第四配置，在第一配置中，药剂保存装置与装置的内部空间密封，在第四配置中，药剂保存装置与装置的至少一些内部空间流体连通，并且可任选地，该装置的第一和第二部分之间的相对运动设置成在第三和第四配置之间改变装置，并且可任选地，该相对运动是线性运动。在一些实施例中，该装置包括净化剂保存装置，其中该装置具有第五配置和第六配置，在第五配置中，净化剂保存与装置的内部空间密封，在第六配置中，净化剂保存装置与装置的至少一些内部空间流体连通，并且可任选地，该装置的第一和第二部分之间的相对运动设置成在第五和第六配置之间改变装置，并且可任选地，该相对运动是旋转运动，并且可任选地，该第一和第二部分中的一个包括凸起，该凸起布置成按照第一部分相对于第二部分的预定运动从净化剂保存装置释放净化剂。在一些实施例中，该装置包括封闭部件，该封闭部件设置成与本体密封接合以使装置的内部空间与外部空间以流体密封的方式隔离开。该封闭部件设置成与本体接合以使其可以相对其旋转地运动。可选择地或附加地，该封闭部件设置成与本体耦合以使其可以相对其线性地运动。该封闭部件可以包入口，该封闭部件设置成通过相对于本体的线性运动来关闭该入口并从内部空间清除过量的流体。该装置可以设置成在多种配置之间操控，而主腔室与装置的外部通过封闭部件以流体密封的方式隔离。在一些实施例中，该装置设置成允许按预定顺序在多种配置之间操控，并且禁止按其它任何顺序在多种配置之间操控。根据本发明的第二个方面，提供一种用于检测流体样本质量的系统，包括电子诊断设备；和根据第一个方面的用于检测流体样本质量的装置，该电子诊断设备设置成接受与多个腔室内容纳的流体的状态对应的输入并生成表明流体样本的质量的输出，其中，系统包括设置成照亮各腔室的光源，并且该电子诊断设备是光学阅读器，设置成测量对应于各腔室内容纳的流体的变化以生成输出。根据本发明的第三个方面，提供根据本发明的第一个方面的装置中的主腔室的用途是作为接纳至少一些流体样本和检测至少一些流体样本的腔室的作用。


通过参照附图，对本发明的实施例以非限制性的方式加以说明
图1是按照本发明实施例的装置的分解透视图加是图1中装置的本体顶部的透视图2b是图1中装置的本体底部的透视图2c是图1中装置的本体的平面图3a是图1中装置的密封结构底部的透视图北是图1中装置的密封结构顶部的透视图如是图1中装置的凸轮部件底部的透视图4b是图1中装置的凸轮部件顶部的透视图fe是图1中装置的盖子底部的透视图恥是图1中装置的盖子顶部的透视图6是当装置处于密封配置且子腔室(sub chamber)与主腔室隔离时通过图1装置的轴线的剖面图7是根据本发明实施例的培养器的透视剖面图。
具体实施例方式
参照图1，显示了根据本发明实施例的用于检测流体样本(例如水的样本)的装置的分解视图。该装置包括多个组装在一起使得该装置在多个配置之间变化的部件。在列举的实施例中包括主腔室与副腔室流体连通的配置和副腔室与主腔室隔离的配置；装置相对于其外部环境密封或非密封的配置；药剂与装置内部体积中的流体样本隔离的配置和药剂释放到流体样本中的配置；和净化剂与装置内部体积中的流体样本隔离的配置和净化剂释放到流体样本中的配置。这些部件包括本体20、密封结构40、凸轮部件60和盖子80。 这些部件中的一个或多个相对于另一个部件的移动产生多个配置之间的变化，正如下文中详细描述的那样。通常而言，盖子80相对于本体20的线性运动使其在密封和非密封的配置之间变化，药剂的释放也是如此。盖子80以及凸轮部件60相对于密封结构40的旋转使主腔室与副腔室之间隔离或连通，净化剂的释放也是如此。
图加和2b显示了装置的本体20。在列举的示例中本体20是单个的。但是，在其它实施例中，本体20可以由两个或更多的本体组成部件构成。本体20限定了多个腔室沈、28、30。腔室沈、28、30 —起限定了本体20的内部空间。在装置的一种配置中，腔室沈、 28,30是彼此流体连通的。在装置的另一种配置中，该装置还包括将腔室沈、28、30与另一个腔室沈、28、30隔离的密封结构40。本体20由半透明材料构成，使得可以从设备外部看到每个腔室沈、28、30的至少一些内部空间。然而，在一些实施例中，仅有特定的区域(即 “可视部分”)可以由透明或半透明材料构成。在一些实施例中，本体20由紫外发射材料构成。在列举的示例中，本体20限定了主腔室沈和多个子腔室观、30。主腔室沈的容积设置成能够保持IOOml水的容量。有四个介质尺寸的子腔室30和五个小的子腔室观。 介质子腔室30具有7ml的水容量而小的子腔室28具有0. 7ml的水容量。然而，应当理解在其它实施例中，本体20可具有任意所需容量的两个或更多个腔室沈、28、30，例如多个大致完全相同配置的子腔室。在一些实施例中，本体限定了更大数目的更小的腔室，例如20 个。更小的腔室可以具有不同的尺寸或是不同尺寸的组。这些更小的腔室意味着装置具有更高的范围，由于多个更小的腔室通常比多个更大的腔室可以检测流体样本中更高浓度的污染物，并且更多数目的腔室提供了更好的精度。但是，提供大量的小腔室会使得结果的解释更为复杂。为帮助用户直观地解释结果，子腔室可以布置成组，这样第一组就能够直观地与其它组区分开来，而且如果组内的每个腔室表现出某种颜色的变化，用户例如可以将腔室中的第一组计作单个的实体。子腔室观、30朝向本体20的封闭底部设置。每个子腔室观、30都具有一个开口， 通过该开口与主腔室26流体连通。每个子腔室观、30开口于共同的平面上以使其一起限定可通过密封结构的平面表面进行密封的接触表面。接触表面的共同平面将被称为“密封平面”。当然，其它适用的配置对于本领域的技术人员来说是显然的。子腔室观、30布置成从固定的视角可以看到。在列举的示例中，子腔室28、30布置成使得每个子腔室观、20的至少一些内部空间是从底部可以看到的。由此该底部形成观察部分。主腔室沈包括从观察部分可以观察到的主腔室井^a，如下文所述。在优选的实施例中，每个子腔室观、30的整个内部空间从底部可看到。由此，当流体样本的一部分存在于子腔室观、30中时，其从装置10的外部将是可观察到的。在一些实施例中，腔室沈、28、 30布置成通过目视设备读取，如更详细的下文所述。圆柱32从主腔室井26a的开口延伸进入第一圆筒22并终止于自由端处。圆柱32 具有大致环形的截面并且是中空的，使得圆柱32限定大致筒形的管道，该管道从圆柱32的一端向另一端纵向延伸。槽34穿过圆柱32的壁形成并从自由端向密封平面纵向延伸。圆柱32的有利之处在于其提供了一个可供装置的其它部件旋转或安装的表面，如更详细的下文所述。圆柱32还使得主腔室沈中的水从本体20的底部可观察到，如更详细的下文所述。参照图3a和北，其显示了图1中装置10的密封结构40。该密封结构40在第一位置和第二位置之间可移动，在第一位置中子腔室观、30各自与主腔室沈流体连通的，在第二位置中子腔室观、30中的一个或多个与主腔室沈隔离。在列举的示例中，密封结构40 包括本体板42，本体板通常为环形并布置成将子腔室观、30中的每个与主腔室隔离，它们彼此间也相互隔离。本体板42在其“密封面”上具有平面密封件44，其可以通过本体20的接触面进行变形以便在两者之间形成流体密封。密封结构40具有中心孔48，该中心孔布置成接纳本体20的圆柱32。由此可以理解密封结构40可以沿圆柱32以远离底部的第一方向或朝向底部的第二方向滑动。套圈49从密封结构40的后表面延伸。套圈49相对于孔 48同心。密封结构40相对于圆柱32的旋转被导轨36 (参见图2A)阻止，这些导轨平行于圆柱32并沿第一圆筒22的内壁延伸，并且通过密封结构40的导槽50进行接纳。但是，可以提供任何合适的装置来阻止密封结构40相对于本体20的旋转。此外，应当理解在其它实施例中，密封结构40可以通过不同的方式致动，包括相对于本体20旋转，例如当密封结构40包括与螺纹圆柱可旋转配合的螺纹内孔时。密封结构40包括多个从其后表面突伸的臂52，每个臂52在其自由端处设有钩子 M。臂52布置成接受施加到头部56的作用力以将密封结构40在密封平面处推压抵靠本体20的接触面。钩子M布置成与凸轮部件60接合以便能够将密封结构40从密封平面拉开。密封结构40的致动如更详细的下文所述。净化剂穿刺部件58从密封结构的后表面延伸。如下文所述，当装置处于特定的配置时，净化剂穿刺部件58布置成穿刺净化剂保存装置。然而应当理解，当装置布置成容纳净化剂时，任何合适的装置都可以在装置进入相关配置时用来释放净化剂。参照图如和4b，其显示了图1的装置10的凸轮部件60。在列举的示例中凸轮部件60包括板本体62，该板本体布置成支撑在圆柱32的自由端上，以使凸轮部件60能够在固定的平面内绕圆柱32旋转。板本体62具有一对配合孔64，通过它们，盖子可以与凸轮部件60配合，如下文所述。当密封结构40位于应用状态并且臂52的钩子M布置成沿其行进时，外围导轨66连接到板本体62并具有轴向凸轮表面68，该轴向凸轮表面面向远离密封结构40。应当理解由于凸轮部件60安装在圆柱32上，外围导轨66的轴向凸轮表面68可以在密封结构40和凸轮部件60之间相对旋转时致使密封结构40朝向或远离凸轮部件60 运动。凸轮表面68的配置与装置的使用相关地如下午更详细的所述。在列举的示例中，凸轮部件60的板本体62包括药剂站70，当密封结构40处于应用状态时，该药剂站由朝向密封结构40延伸的外围侧壁限定的。药剂和生长介质可以通过任何合适的装置保持在药剂站70中，例如通过保持在泡状包装71或其它防湿包装中。尽管装置是处于流体可引入内部空间的填充的配置，药剂和生长介质并非与装置10的内部空间流体连通。当装置变为密封配置时，可能发生混合，药剂和生长介质被允许与内部空间流体连通。在列举的示例中，如下文所述，这是通过设置盖子80上的药剂穿刺部件82完成的。但是，在其它实施例中，可以通过任何合适的装置释放药剂和生长介质。在一些实施例中，可以使用荧光发光药剂，例如4-甲基伞形基-β-葡糖苷酸(MUG)。但是应当指出的是， 可以使用适用于检测流体样本质量的任何药剂，例如荧光发光药剂如5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-葡糖苷酸(X-gluc)。在一些实施例中，随药剂还提供一种或多种功能剂或添加剂，例如一种包括碳源的生长介质，例如酵母提取物或蛋白胨，一种或多种盐或缓冲剂以维持PH接近中性，一种添加剂例如十二烷基硫酸钠以抑制革兰氏阳性菌的生长，或是一种添加剂例如硫代硫酸钠以中和任何的氯残留。尽管在列举的示例中，装置被设置成容纳一种药剂，在某些情况下是功能剂或添加剂，当装置处于密封状态时药剂与水样本混合，但在其它实施例中，该装置可以设置成接纳已经与药剂并且有时与生长介质预先混合了的水样本。在列举的示例中，凸轮部件60的板本体62包括净化剂站72。净化剂例如氯气可以通过例如箔封或其它抗湿包装来保持在净化剂站72中。但是，当装置设置成容纳净化剂时，可以使用任何合适的净化剂保持装置。当装置处于从填充到培养的任何配置时，通过保持装置阻止净化剂与内部空间流体连通。当装置变为净化配置时，净化剂被释放到内部空间。在列举的示例中，这是通过将凸轮部件60相对于密封结构40旋转到从密封结构40的非密封表面上延伸的穿刺凸起58刺破箔封包装来实现的。然而释放净化剂的其它手段也是明显的。尽管在列举的示例中的装置10被设置成含有净化剂，但是在其它实施例中，该装置也可以不含有净化剂。参照图和恥，其显示了图1中装置10的盖子80。盖子80设置成与本体20接合以便于将装置10的内部空间相对于外部密封起来。在列举的示例中，盖子10通常包括环形盖板84，其具有在正常使用中离开本体20的外表面和在正常使用中对着本体20的内表面。外围边缘86从内表面延伸并设置成接受本体20的第一圆筒22的自由端。盖板84包括可供流体通过的入口 88。入口 88包括格栅以防止粗粒固体在引入检测样本时侵入。当装置变化到处于其密封配置时，密封件93被提供用来在盖子80和本体20之间形成流体密封。在凸轮部件60上与入口相对应的位置设有密封件90，以便通过移动凸轮部件60与密封件90接触来密封该入口。但是，其它的密封手段也将是显然的，例如在盖子的内部表面提供围绕入口 88的密封件。对应于凸轮部件60的配合孔64，配合部件92从盖板84的内部表面延伸。药剂穿刺部件82从盖板的内部表面延伸。该药剂穿刺部件82包括与药剂站 70在形状上相对应的护板。护板的断开部分有助于主腔室沈内部的流体与容纳在药剂站 70中泡状包装内的药剂相混合。在盖子80的内侧表面上设有多个凸轮脊83。凸轮脊83 设置成作用于密封结构40的多个臂以迫使该密封结构40密封子腔室观、30，如下文所述。本体20的第一圆筒22的自由端设置成与盖子80配合以使得盖子80能够在第一位置和第二位置之间移动，其中第一位置是盖子20保持在与本体20间隔开的位置，第二位置是内部空间被盖子20密封的位置。当处于第一位置时，流体例如水可以通过盖子的入口进入主腔室沈的至少部分。配合部件92与配合孔64间隔开并且药剂穿刺部件82与药剂站70间隔开。一旦一定量的流体已经进入主腔室沈，盖子80可以移动到第二位置。这是通过相对于本体20轴向移动盖子80来实现的。在使用中，随着盖子80处于第一位置以使装置处于填充配置，被检测的水由此通过入口进入装置。一旦在内部空间中包含了预定数量的水，例如一旦主腔室沈达到其容量或一旦内部空间达到其容量，盖子80被移动到第二位置。这使得装置进入密封配置，如图6所示，这样一来，就发生多个动作。首先，入口 88被密封以阻止流体通过该入口。当盖子80从第一位置移动到第二位置时，在外围唇缘86之间限定的盖子空腔中残留的过量的水通过入口排出。其次，药剂穿刺部件82进入药剂站70并且刺穿了含有药剂的箔封泡状包装71。然后药剂与生长介质在装置10中与水自由混合。第三，配合部件92移入耦合孔 64，以使盖子80的随后旋转导致凸轮部件60相应的旋转。在密封配置中，装置10被设置成阻止流体从装置10的外部进入内部空间，并且反之亦然。随着装置10处于密封配置，装置10会摇晃一段时间以确保大部分的(如果不是全部的)药剂和生长介质已经与水样本混合。通常的时间是3分钟。应当指出的是，由于主腔室井26a与主腔室沈流体连通并且构成了主腔室26的一部分，用户能够借助于设置在中空圆柱32底部处的主腔室井26a看到主腔室沈的里面。因此，用户通过观察该装置10可以看到水样本。根据该实施例的装置10设置成在所有进一步阶段中保持内部空间与装置10外部的环境的密封。这是通过将盖子80和本体20共同设置成阻止盖子80从第二位置移动回第一位置。但是，也可以提供任何合适的装置用于防止装置内部的流体逸出。应当理解，该特点的目的旨在防止潜在危险的流体样本离开该装置。但在一些实施例中，该装置设置成允许流体样本在检测后去除，由此使得该装置能重复使用。在装置设置成能重复使用的一些实施例中，可以使用外部的药剂、生长介质和/或净化剂，即装置中不包括药剂和生长介质和/或净化剂站以及支持释放机构。可以在装置进入密封配置之前将药剂和生长介质加入到流体样本中。可以借助一套附送的开启门加入净化剂，以使内部门关闭而外部门开启并且反之亦然，以将净化剂引入培养的流体样本而不太可能使培养的流体样本逸出到装置外部。当装置设置成可重复使用时，无论是在现场还是在地区灭菌中心都可能需要消毒，因而需要由耐受性材料例如玻璃或工程塑料构造而成。一些现场消毒方法的可能的示例是 氯气消毒和硫代硫酸钠冷浸；乙醇灼烧；和日光消毒。下一个阶段是将装置10放入培养配置中。在列举的示例中，装置10配置成将水样本倒入主腔室沈而子腔室观、30被密封结构40所密封。由此在主腔室沈中发生水样本与药剂和生长介质的混合。为将该设备投入培养配置中，用户打开或拆开盖子80上的卡扣94，该卡扣在正常状态下设置成阻止盖子80相对于底部旋转。然后盖子80可以预定的方向旋转。如上所述，由于配合部件通过配合孔与凸轮部件60配合，盖子80的旋转导致凸轮部件60相应旋转。由于凸轮表面68的配置，凸轮部件60的旋转导致密封结构40沿圆柱 32向凸轮部件60移动。随着密封结构40的密封表面移动离开子腔室观、30的接触表面， 水样本和药剂/生长介质溶液的一部分可以进入子腔室观、30。应当指出在一些实施例中， 可以通过装置的两个部件之间的旋转移动来释放药剂，这对于本领域的技术人员来说是显然的。当密封件处于其最远离密封表面的位置时，盖子80的进一步旋转被盖子80上的第二卡扣96所阻止。这可以促使用户检查查看子腔室观、30各自充满其容量。然后可以打开或拆开第二卡扣96以允许盖子80沿预定方向相对于底部进一步旋转。这一阶段的旋转使得盖子80上的凸轮脊83与臂52的头部58形成接触，由此对臂52传递轴向压力。该压力移动密封结构40沿圆柱32向子腔室观、30返回并进入其第二位置，其中子腔室观、30 通过密封结构40与主腔室沈隔离开。应当指出的是在列举的示例中，盖子80沿与预定方向相反的方向相对于本体20的旋转被弹性棘爪所阻止，该弹性棘爪作用于围绕盖子的内周延伸的齿状轮廓上，以允许沿一个方向旋转却禁止沿相反方向旋转。这一机制阻止了用户颠倒该装置的工艺，而且其它可替换的机制也是显然的。然而，在其它实施例中，装置10 可以设置成功能被颠倒。带有密封在子腔室观、30中的流体样本的一部分和在主腔室中的第二部分，装置处于培养配置。在本发明的另一实施例中，装置设置成将水样本倒入主腔室沈中而子腔室观、30 与主腔室沈流体连通，即密封部件没有将子腔室观、30与主腔室隔离开。由此，水与药剂和生长介质的混合发生在整个内部空间中，当然除了装置的内部构件如密封结构40和凸轮部件60所占用的空间之外。然后可以如上文列举的示例所述，将装置投入其培养配置中。应当指出当装置设置成将水样本倒入主腔室沈中而子腔室观、30与主腔室流体连通时，其消除了对于解封子腔室观、30以允许填充的初始步骤的要求。因此，处于这种情形下的装置可能不需要旋转阻止装置来抵制盖子80的旋转以引起解封子腔室观、30的初始步骤，这样在一些实施例中可能会简化该装置。还应当理解凸轮部件60也是可以简化的。—旦该装置处于其培养配置中，就可以在固定的温度范围内对其培养一段时间， 以使例如埃希氏菌株的杂质生长到适于检测的水平。应当理解随着装置10的底部向下，主腔室沈将含有当子腔室观、30填充了一部分水样本时已经离开子腔室观、30的顶部空气。 从密封结构40的后表面延伸的套圈49设置成足够长以便在装置倒置、即底部向上时，套圈 49延伸通过顶部空气并进入主腔室沈内的该部分水样本。因此，这使得位于主腔室井内的那部分水样本在装置倒置时保持在原处，正如可在培养过程中所发生那样。套圈49由此阻止了气泡通过窗口 26a进入主腔室沈。在列举的示例中，该装置被放置在如图7所示的培养器中。培养器100包括真空烧瓶102，其具有由相变材料(PCM)制成的内衬104。培养器100可以填充热水以将热能传递给PCM。PCM熔化并连续地将来自热水的热能大致以潜热的形式贮存起来。将热水从培养器100中排空并以盖子80向下、即盖子80面对培养器底部的方式将装置放入培养器100中。可以关闭培养器盖子106以密封该培养器。PCM 固化并在大致稳定的温度下以热量的形式释放其贮存的能量。该配置独立于电源。对PCM 的类型进行选择以使培养器内部维持在适于培养水样本的恒定温度。培养器的盖子可以包括或不包括能够观察到装置底部的观察口 108。观察口能够使人看到装置或者通过光学观察设备或图像捕捉设备查看装置。培养器100还可以包括光源，例如当使用荧光发光药剂时可用于显示杂质存在的激励光源。如果使用的荧光发光药剂是MUG，则该激励光源将是紫外光(UV)。应当理解如果使用发色药剂，则通常不提供激励光源。无论通过目视还是使用阅读器(例如移动电话或光学阅读器)，在装置10的表面上提供持续的照射可以更容易地读出结果。在一些实施例中，一旦已经观察到水样本已在主腔室沈和子腔室观、30之间被分配，装置可以变化到净化配置。参照列举的示例，这可以通过打开或拆开盖子80上的第三卡扣98来实现。当第三卡扣98处于其关闭配置时，该第三卡扣被设置成阻止盖子80相对于本体20在使装置处于培养配置的位置和在使装置处于净化配置的位置之间旋转。第三卡扣的打开或拆开允许盖子80沿预定方向相对于本体20旋转。这样的旋转使得凸轮部件 60如上所述进行旋转。凸轮的配置是使得在这一阶段的旋转通过从密封平面收回密封结构40来解除子腔室观、30的密封。而且，净化剂穿刺部件58开始接触并刺穿净化剂保存装置，以将净化剂释放到内部空间中。因此，水样本的整体、即贮存在主腔室沈中的部分和贮存在子腔室观、30中的部分都与净化剂物质流体连通。在列举的示例中，装置设置成阻止配置发生任何进一步的变化。但是，如上面所指出的，在一些实施例中，装置可允许用户操控装置成为一种或多种前述的配置或者一种或多种进一步的配置，以允许水样本排出且装置被重复利用。在一些实施例中，装置可能会要求使用专用工具分解。更进一步的，应当指出在一些实施例中，可以通过装置的两个部件之间的相对直线运动来释放净化剂，这对于本领域的技术人员来说是显然的。列举的装置10为此提供自持式设备，以使其能够通过预定的功能序列来指引然而却保持密封。因此，用户不会暴露于可能存在于大量的培养样本中的微生物病原体和其它有机体。这能够使得较不熟练的工作人员以简单安全的方式检测流体样本并使得样本污染的风险最小化，是十分有利的。由此该装置几乎不要求或者完全不要求培训而且不要求微生物培训。除了培养环境外，该装置不要求例如玻璃仪器或高压釜的实验设备，而且也不要求例如蒸馏水或电源的资源。检测程序也仅有简单的几个步骤。用户界面设置成防止误操作，例如该装置禁止通过单次扭动完成全部步骤或是返回到一个步骤。此外，该装置具有足够大的空间，因为用于混合的主腔室的至少一部分也用作测试样本的培养和观察。通过以上说明可以理解，检测腔室是发生流体样本检测的腔室，例如主腔室被设置成其中隔离的样本可以被培养并且通过观察培养的样本获取结果。与如果主腔室仅用于混合所需要的体积相比，这提供了一种具有更小整体体积的装置。该装置的各种部件适于注射成型。如果适用的话，这些优点中的一个或多个也同样用于本发明的其它实施例。在该示例中，装置的外部包括可视的标记(未示出)来为装置的用户清楚地定义各个检测阶段。这是一种能够改进装置的用户便利性的可选特征。在一些实施例中，电子设备可以用于解释装置10的结果。光学阅读器可以用于阅读检测结果。光学阅读器能够减少得到结果的时间，尤其是在严重污染的水中，人们已经知道其生长的可检测水平发生在更早的时间。在一个实施例中，光学阅读器包括多个光源和检测器，装置10的每个腔室沈、28、30布置一对。在其它实施例中，可能设置成每个腔室中有不同的固定数量的光源和一个传感器或不同数量的传感器。为了解释来自每个检测器的信号，电路设置成计算每个尺寸的阳性腔室的数量和/或阳性的和显示阳性的总数。使用光学阅读器的一个优点是能够快速且精确地解释多个腔室或不同尺寸的腔室的复杂阵列。 此外，在一些腔室中的流体样本在检测的后期荧光或显色微弱，此时使用光学阅读器能够生成可重现的结果并且确保用户不必做出困难的判断。光学阅读器由此提供了可靠的结果读数并为用户明确地读出，而且潜在地比移动电话阅读器更加可靠并提供更快速的结果。尽管后附的权利要求提到了该装置的多种配置，但是应当理解该装置不需要设置成按多种序列发生的配置并且可以以任何合适的顺序发生。而且，在一些实施例中，单次致动可能会使装置在两个以上的配置之间变化，例如，按压盖子从而既使装置与外部环境之间密封又刺穿了药剂气泡包装。
权利要求
1.一种用于检测流体样本质量的装置，该装置包括限定了内部空间的本体，该内部空间包括主腔室和一个或多个副腔室，该装置具有第一配置和第二配置，在第一配置中，其布置成将流体样本的至少一些保持在主腔室内，在第二配置中，其布置成将流体样本的第一部分隔离在一个或多个副腔室内，而将流体样本的第二部分保持在主腔室内。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，主腔室布置成检测腔室。
3.如权利要求1和2中任一项所述的装置，其特征在于，本体的至少一些由透明的或半透明的材料制成，以便从装置的外部观察到主腔室和一个或多个副腔室的至少一些内部空间。
4.如权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，本体通常为圆筒形并且包括相对于本体的轴线中心设置的圆柱，该圆柱具有纵向的管道，布置成在第一和第二配置中与主腔室保持流体连通。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，通过从固定的视角来观察该装置，副腔室的至少一些内部空间和圆柱中的纵向管道的至少一些内部空间是可见的。
6.如权利要求4和5中任一项所述的装置，其特征在于，该圆柱包括纵向延伸的槽，该槽在圆柱中的纵向管道与主腔室之间提供流体连通，并且该装置还包括可滑动地围绕在圆柱的至少一部分上的套圈，该套圈布置成在使用中不管装置的定向而使套圈的至少一些延伸入流体样本。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，包括设置在内部空间中的密封结构，其特征在于，在第一配置中，密封结构布置在第一位置中以允许在主腔室与一个或多个副腔室之间流体连通，并且在第二配置中，密封结构位于第二位置以禁止在主腔室与一个或多个副腔室中的至少一些之间的流体连通。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，包括设置成相对于本体可移动的致动装置， 以移动密封结构从而在第一配置和第二配置之间改变装置。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，致动装置包括设置成相对于本体旋转并与密封结构配合的凸轮部件，密封结构设置成使其可相对于凸轮部件旋转但基本上相对于本体不旋转，凸轮部件包括凸轮面，该凸轮面设置成根据凸轮部件相对于本体的旋转而带来密封结构的线性运动。
10.如前述权利要求中任一项所述的装置，包括试剂保存装置，其特征在于，该装置具有第三配置和第四配置，在第三配置中，药剂保存装置与装置的内部空间密封，在第四配置中，药剂保存装置与装置的至少一些内部空间流体连通，并且可任选地，装置的第一和第二部分之间的相对运动设置成在第三和第四配置之间改变装置，并且可任选地，该相对运动是线性运动。
11.如前述权利要求中任一项所述的装置，包括净化剂保存装置，其特征在于，该装置具有第五配置和第六配置，在第五配置中，净化剂保存装置与装置的内部空间密封，在第六配置中，净化剂保存装置与装置的至少一些内部空间流体连通，并且可任选地，该装置的第一和第二部分之间的相对运动设置成在第五和第六配置之间改变装置，并且可任选地，该相对运动是旋转运动，并且可任选地，该第一和第二部分中的一个包括凸起，该凸起布置成按照第一部分相对于第二部分的预定运动从净化剂保存装置释放净化剂。
12.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，包括封闭部件，该封闭部件设置成与本体密封接合以使装置的内部空间与外部空间以流体密封的方式隔离开。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，该封闭部件设置成与本体接合以使其可以相对其旋转地运动。
14.如权利要求12和13中任一项所述的装置，其特征在于，该封闭部件设置成与本体接合以使其可以相对其线性地运动。
15.如权利要求12到14中任一项所述的装置，其特征在于，该封闭部件包括入口，该封闭部件设置成封闭部件相对于本体的线性运动关闭入口并从内部空间清除过多的流体。
16.如权利要求12到15中任一项所述的装置，其特征在于，该装置设置成在多种配置之间操控，而主腔室与装置的外部通过封闭部件以流体密封的方式隔离开。
17.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置设置成允许按预定顺序通过多种配置进行操控，并且禁止按任何其它顺序通过多种配置进行操控。
18.如前述权利要求中任一项所述的装置的主腔室的用途是作为接纳至少一些流体样本和检测至少一些流体样本的腔室。
19.一种用于检测流体样本质量的系统，包括电子诊断设备；和如前述权利要求中任一项所述的、用于检测流体样本质量的装置，该电子诊断设备设置成接受与多个腔室内容纳的流体的状态对应的输入并生成表明流体样本的质量的输出，其中，系统包括设置成照亮腔室的光源，并且该电子诊断设备是光学阅读器，设置成测量对应于各腔室内容纳的流体的变化以生成输出。
全文摘要
用于检测流体样本质量的装置(10)，包括限定了内部空间的本体(20)，该内部空间包括主腔室(26)和一个或多个副腔室(28、30)，该装置具有第一配置和第二配置，在第一配置中，其布置成将流体样本的至少一些保持在主腔室(26)内，在第二配置中，其布置成将流体样本的第一部分隔离在一个或多个副腔室(28、30)内，而将流体样本的第二部分保持在主腔室(26)内。
文档编号B01L3/00GK102427882SQ201080019351
公开日2012年4月25日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年5月1日
发明者C·I·怀特曼, P·沃尔什, R·E·S·贝恩, S·甘德李, T·阿诗玛 申请人:布利斯脱大学